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==采油的概念== 通过勘探、钻井、完井之后，油井开始正常生产，油田也开始进入采油阶段，根据油田开发需要，最大限度地将地下原油开采到地面上来，提高油井产量和原油采收率，合理开发油藏，实现高产、稳产的过得叫做采油。 原油生产流道 油层—近井地带—射孔弹道—井眼内部—人工举升装置—油管—井口—采油树—地面管线—计量站—油气分离器—输油管网 常用的采油方法 1）自喷采油法： 利用油层本身的弹性能量使地层原油喷到地面的方法称为自喷采油法。 自喷采油主要依靠溶解在原油中的气体随压力的降低分享出来而发生的膨胀。在整个生产系统中，原油依靠油层所提供的压能克服重力及流动阻力自行流动，不需要人为补充能量，因此自喷采油是最简单、最方便、最经济的采油方法。 2）人工举升 人为地向油井井底增补能量，将油藏中的石油举升至井口的方法是人工举升采油法。 随着采出石油总量的不断增加，油层压力日益降低；注水开发的油田，油井产水百分比逐渐增大，使流体的比重增加，这两种情况都使油井自喷能力逐步减弱。为提高产量，需采取人工举升法采油（又称机械采油），是油田开采的主要方式，特别在油田开发后期，有泵抽采油法和气举采油法两种。在陆地油田常用抽油机，海上多用电潜泵，像一些出砂井或稠油井多用螺杆泵，此外常用的还有射流泵、气举、柱塞泵等等； ==采油的三个阶段== 在石油界，通常把仅仅依靠岩石膨胀、边水驱动、重力、天然气膨胀等各种天然能量来采油的方法称为一次采油；把通过注气或注水提高油层压力的采油方法称为二次采油；把通过注入化学剂改变张力、注入热流体改变黏度，用这种物理、化学方法来驱替油层中不连续的和难开采原油的方法称为三次采油。 ►一次采油—让油自己喷出来 在一次采油阶段，在地层里沉睡了亿万年的石油可以依靠天然能量摆脱覆盖在它们之上的重重障碍，通过油井流到地面。
这种能量正是来源于覆盖在它们之上的岩石对其所处的地层和地层当中的流体所施加的重压。在上覆地层的重压下，岩石和流体中集聚了大量的弹性能量。当油层通过油井与地面连通后，井口是低压而井底是高压。在这个压差的作用下，上覆地层就像挤海绵一样，将石油从油层挤到油井中，并举升到地面。随着原油及天然气的不断产出，油层岩石及地层中流体的体积逐渐扩展，弹性能量也逐渐释放。总有一天，当弹性能量不足以把流体举升上来时，地层中新的压力平衡慢慢建立起来，流体也不再流动，大量的石油会被滞留在地下。就像弹簧被压缩一样，开始弹力很强，随着弹簧体积扩展，弹力越来越弱，最终失去弹力。 它的优点是投资少、成本低、投产快，只要按照设计的生产井网钻井后，不需要增加另外的注入设备，只靠油层自身的能量就可将原油采出地面。缺点是天然能量作用的范围和时间有限，不能适应油田较高的采油速度及长期稳产的要求，最终采收率通常较低。 ►二次采油—用水把油顶出来
在二次采油阶段，人们通过向油层中注气或注水来提高油层压力，为地层中的岩石和流体补充弹性能量，使地层中岩石和流体新的压力平衡无法建立，地层流体可以始终流向油井，从而能够采出仅靠天然能量不能采出的石油。 但是，由于地层的非均质性，注入流体总是沿着阻力最小的途径流向油井，处于阻力相对较大的区域中的石油将不能被驱替出来。有的原油在地下就像沥青一样，根本无法在地层这种多孔介质中流动。因此，二次采油方法提高原油采收率的能力是有限的。 油田注水开发的原理就是通过打注水井向油层注入水，在整个油层内建立起水压驱动方式，恢复和保持油层压力，从而减少钻井口数，提高采油速度，缩短油田开发的年限，提高油田最终采收率。由于注水工艺容易掌握，水源也比较容易得到，因此油田注水开发的方式迅速推广，成为一种应用最广泛的方法。注水开发从注水时间上大致可分为三种类型：超前注水、早期注水和晚期注水。 ►三次采油—靠科技把油洗出来
在三次采油阶段，人们通过采用各种物理、化学方法改变原油的黏度和对岩石的吸附性，可以增加原油的流动能力，进一步提高原油采收率。三次采油的主要方法有聚合物驱、化学驱、气驱、热力采油、微生物驱等。 聚合物驱是指在注入水中加入水溶性的高相对分子质量的聚合物，增加水相黏度和降低水相渗透率，改善油水黏度比，从而扩大体积波及系数，达到提高原油采收率的方法。 1972年我国开始在大庆油田开始进行聚合物驱试验，1990年又在中西部地区开始试验。大庆油田聚合物驱自1996年投入工业化应用以来，创造了世界油田开发史上的奇迹。 稠油是一种性质较特殊的原油，其特点是沥青质与胶质含量高，因而原油黏度很高，在油层及井筒中流动困难、开采难度大。 ==油气井增产工艺== 油气井增产工艺是提高油井（包括气井）生产能力和注水井吸水能力的技术措施，常用的有水力压裂及酸化处理法，此外还有井下爆炸、溶剂处理等。 1）水力压裂工艺 水力压裂是以超过地层吸收能力的大排量向井内注入粘度较高的压裂液，使井底压力提高,将地层压裂。随着压裂液的不断注入，裂缝向地层深处延伸。压裂液中要带有一定数量的支撑剂(主要是砂子)，以防止停泵后裂缝闭合。充填了支撑剂的裂缝，改变了地层中油、气的渗流方式，增加了渗流面积，减少了流动阻力，使油井的产量成倍增加。最近全球石油行业很热门的“页岩气”就是利益于水力压裂技术的快速发展！ 2）油井酸化处理 油井酸化处理分为碳酸盐岩地层的盐酸处理及砂岩地层的土酸处理两大类。通称酸化。 ►砂岩地层的土酸处理：砂岩的主要岩矿成分为石英、长石。胶结物多为硅酸盐（如粘土）及碳酸盐，都能溶于氢氟酸。但氢氟酸与碳酸盐类反应后，会发生不利于油气井生产的氟化钙沉淀。一般用8～12%盐酸加2～4%氢氟酸混合土酸处理砂岩，可避免生成氟化钙沉淀。氢氟酸在土酸中的浓度不宜过高,以免破坏砂岩的结构,造成出砂事故。为防止地层中钙、镁离子与氢氟酸的不利反应及其他原因，在注入土酸前，还应该用盐酸对地层进行预处理，预处理范围要大于土酸处理范围。近年来发展了一种自生土酸技术。用甲酸甲酯与氟化铵在地层中反应生成氢氟酸,使其在深井高温油层内部起作用,以提高土酸处理效果。从而达到提高油井生产能力。 ==注水采油== 什么是注水采油 油田投入开发后，随着开采时间的增长，油层本身能量将不断地被消耗，致使油层压力不断地下降，地下原油大量脱气，粘度增加，油井产量大大减少，甚至会停喷停产，造成地下残留大量死油采不出来。为了弥补原油采出后所造成的地下亏空，保持或提高油层压力，实现油田高产稳产，并获得较高的采收率，必须对油田进行注水。 注水采油是目前广泛采用的一种采油方式，是利用注水设备把质量合乎要求的水从注水井注入油层，保持油层压力，驱替地下原油至油井，这是一种以提高石油采收程度，从而取得较好经济效益的方法。 注水方式 注水方式指注水井在油藏所处的部位和注水井 与生产井之间的一种排列关系，又称注采系统。目前应
用的注水方式有： 1、注水井排方向要注意地应力的研究，原则上注水井排方向应与最大主应力方向一致。油田中注水井和油井的井数比例与分布形态称为井网，例如面积注水方式的井网即有四点系统(注水井与
生产井的比例为1：2)、五点系统(比例为1：1)、反九点系统(比例为1：3)等。 ==蒸汽吞吐采油== 蒸汽吞吐又叫周期性注蒸汽、蒸汽浸泡、蒸汽激产等。所谓蒸汽吞吐就是先向油井注入一定量的蒸汽，关井一段时间，待蒸汽的热能向油层扩散后，再开井生产的一种开采重油的增产方法。蒸汽吞吐作业的过程可分为三个阶段，即注汽、焖井及回采。 作用机理 稠油油藏进行蒸汽吞吐开采的增产效果非常显著，其主要机理如下： 2) 热膨胀作用 当高温蒸汽注入油层后，加热后的原油产生膨胀，原油中如果存在少量的溶解气，也将从原油中逸出，产生溶解气驱的作用。同时油藏中的流体和岩石骨架产生热膨胀作用，孔隙体积缩小，流体体积增大，维持原油生产的弹性能量增加。原油的热膨胀程度主要取决于原油的组分组成，通常情况下，轻质原油的热膨胀系数大于重质原油。 3) 蒸汽蒸馏作用 在注蒸汽过程中，原油和水的汽化压力随温度升高而升高，当油和水的汽化压力等于油层当前压力时，原油中的轻质组分汽化成气相，产生蒸汽蒸馏作用。蒸馏作用的存在对稠油开采产生的有利影响主要表现在：气相粘度低，流动阻力小，驱替前缘产生溶剂驱；岩石盲端孔隙中的轻质组分将转移到连通孔隙中，产生自掺稀降粘作用。 4) 相对渗透率的变化 在高温润湿性试验中，普遍的规律是随着温度的升高，岩心润湿性由亲油转向亲水，由弱亲水转向强亲水。其主要原因是稠油中的胶质、沥青质等极性物质含量较多。 5) 乳化驱替 在蒸汽驱过程中，由于蒸汽腔内的蒸汽流速和比容较大，同时蒸汽腔前缘的蒸汽由于冷凝并释放热量，而产生扰动效应，发生乳化作用，形成水包油或油包水乳状液。在非均质油层中，这些粘滞乳状液会堵塞高渗透条带，降低蒸汽在冷凝区的指进作用，提高波及体积。 6) 重力泄油 由于汽液密度差异，在注蒸汽过程中形成超覆现象，油层纵向受热不均，但油藏的表现受热面积增加，油层的非驱替部分由于导热作用而得到加热，受热原油在重力作用下流到井底。重力泄油作用主要发生在单层厚度较大的稠油油藏中。 从总体上讲，蒸汽吞吐开采属于依靠天然能量开采，只不过在人工注入一定数量蒸汽并加热油层后，产生了一系列强化采油机理，主要是原油加热降粘的作用。 主要生产特征 1）蒸汽吞吐采油属于三次采油。注入油层的蒸汽数量极有限，只是注入了热能，使井筒周围一定范围油层加热，一般仅10~30m，最大不超50m，以原油加热降粘、改善油的流动性为主，强化上述多种天然驱动能量的作用，从而增加油井产量。 2）蒸汽吞吐开采和蒸汽驱开采都是强化开采手段，采油速度很高。一般为地质储量的4%~6%，甚至还高。 3）蒸汽吞吐开采每个周期内的产量变化幅度较大，有初期的峰值期，有递减期。峰值期是主要产油期。另外，每个吞吐周期的产量接近或达到经济极限产量时再开始下一周期的注汽—采油。 4）蒸汽吞吐是单井作业，对各种类型稠油油藏地质条件的适用范围较蒸汽驱，经济上的风险性较汽驱开采小得多。 5）汽吞吐采油过程中的主要矛盾，是注入油层的蒸汽发生向顶部超覆推进及沿高渗透层指进，垂向扫油系数一般很难超过50%。这主要是湿饱和蒸汽的特性及油藏非均质性所致。 6）蒸汽吞吐与蒸汽驱开采阶段的衔接至关重要。 7）蒸汽吞吐开采的一次投资较少，而且生产见效快，经济回收期短，经济效益好。但是，随着多周期吞吐进程，产量递减快。 地面流程及设备（以海上为例） 1）水源供给：海水—水罐—海水淡化设备—水处理设备—高压柱塞泵—蒸汽发生器； 2）燃料供给：燃油—油罐—油泵房—蒸汽发生器—油井； 3）氮气系统：空压机——膜分离—增压机—油井环空； 其中蒸汽发生器是核心设备，经过水处理得到的水进入蒸汽发生器，产生大量的蒸汽，源源不断地注入到油井当中。 ►技术评价指标 1）周期产油量及吞吐阶段累积采油量； 2）周期原油蒸汽比及吞吐阶段累积油汽比； 3）采油速度，年采油量占开发区动用地质储量百分数； 4）周期回采水率及吞吐阶段回采水率，即采出水量占注入蒸汽的水当量百分数； 5）原油生产成本； 6）吞吐阶段原油采收率，即阶段累积产量占动用区块地质储量的百分数； 7）油井生产时率及油井利用率； 8）阶段油层压力下降程度。 |
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